Question

4．已知醋酸和盐酸是日常生活中极为常见的酸．
（1）常温常压，在 pH=5的稀醋酸溶液中，c（CH₃COO?）=（10^-5-10^-9）mol/L；下列方法中，可以使0.10mol•L?¹CH₃COOH的电离程度增大的是bdf．
a．加入少量0.10mol•L?¹的稀盐酸  b．加热CH₃COOH溶液  c．加入少量冰醋酸
d．加水稀释至0.010mol•L?¹       e．加入少量氯化钠固体
f．加入少量0.10mol•L?¹的NaOH溶液
（2）将等质量的锌投入等体积且pH均等于3的醋酸和盐酸溶液中，经过充分反应后，发现只在一种溶液中有锌粉剩余，则生成氢气的体积：V（盐酸）＜V（醋酸），反应的最初速率为：
υ（盐酸）=υ（醋酸）．
（3）常温下，向体积为Va mL pH=3的醋酸溶液中滴加pH=11的NaOH溶液Vb mL至溶液恰好呈中性，则Va与Vb的关系是：Va＜Vb；溶液中各离子的浓度按照由大到小排序为c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH）．
（4）已知：90℃时，水的离子积常数为Kw=38×10?¹⁴，在此温度下，将pH=3的盐酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合，则混合溶液中的c（H⁺）=2.05×10^-11mol•L^-1（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据醋酸的电离平衡CH₃COOH?H⁺+CH₃COO^-和电荷守恒来计算；醋酸的电离是吸热反应，加水稀释、加入碱、加热都能促进醋酸的电离；
（2）生成氢气的体积取决于电离出的氢离子的量的多少，开始的反应速率取决于开始时氢离子浓度的大小；
（3）溶液显中性，说明氢离子和氢氧根的浓度一定相等，醋酸钠是强碱弱酸盐，水解显碱性，根据电荷守恒来判断离子浓度大小关系；
（4）强酸和强碱混合后溶液的氢离子浓度可以根据中和反应的实质来计算．

解答 解：（1）在 pH=5的稀醋酸溶液中，c（H⁺）=10^-5mol/L，则c（OH^-）=10^-9mol/L，根据醋酸溶液中电荷守恒可知：c（H⁺）═c（OH^-）+c（CH₃COO^-），可以看出，c（CH₃COO^-）=c（H⁺）-c（OH^-）=（10^-5-10^-9）mol/L；
醋酸的电离是吸热反应，加水稀释、加入碱、加热都能促进醋酸的电离；
a．加入少量0.10mol•L^-1的稀盐酸，溶液中氢离子浓度增大，抑制醋酸的电离，则醋酸的电离程度降低，故错误；
b．醋酸的电离是吸热反应，加热CH₃COOH溶液，促进醋酸的电离，则醋酸的电离程度增大，故正确；
c．加入少量冰醋酸，醋酸的电离平衡向正反应方向移动，但醋酸的电离程度降低，故错误；
d．加水稀释至0.010mol•L^-1，促进醋酸的电离，则醋酸的电离程度增大，故正确；
e．加入少量氯化钠固体，不影响平衡的移动，则不改变醋酸的电离，故错误；
f．加入少量0.10mol•L^-1的NaOH溶液，氢氧根离子和氢离子反应生成水，氢离子浓度降低，促进醋酸的电离，则醋酸的电离程度增大，故正确；
故答案为：（10^-5-10^-9）mol/L；bdf；
（2）醋酸是弱酸，随着它和金属的反应，电离平衡不断地向右移动，会电离出更多的氢离子，所以醋酸产生的氢气体积较大，开始时，醋酸和盐酸的pH均等于3，即开始时氢离子的浓度相等，所以开始时的速率相等，故答案为：＜；=；
（3）醋酸溶液是弱酸，pH为3的醋酸溶液中，醋酸的浓度大于10^-3mol/L，pH=11的NaOH溶液浓度等于10^-3mol/L，最后溶液恰好呈中性，说明碱多，所以Vb＞Va，溶液恰好呈中性，氢离子和氢氧根的浓度一定相等，根据电荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），所以c（Na⁺）=c（CH₃COO^-），
故答案为：Va＜Vb； c（Na⁺）=c（CH₃COO^-）＞c（H⁺）=c（OH）；
（4）pH=3的盐酸中c（H⁺）=10^-3mol/L，pH=11的氢氧化钠溶液中c（OH^-）=$\frac{38×1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=38×10^-3mol/L，混合后：H⁺+OH^-=H₂O，所以碱剩余，剩余的氢氧根的浓度为c（OH^-）=$\frac{38×1{0}^{-3}-1{0}^{-3}}{2}$=0.0185mol/L，所以c（H⁺）=$\frac{38×1{0}^{-14}}{0.0185}$≈2.05×10^-11（mol/L），
故答案为：2.05×10^-11mol/L．

点评 本题考查学生有关弱电解质的电离及电离平衡的移动和离子浓度大小比较的知识，是一道综合知识题目，难度较大．